Розробка спряжень деталей при використанням полімерних матеріалів з підвищеними триботехнічними характеристиками

Автор(и)

  • Anatolii Kobets Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-2507-7763
  • Viktor Aulin Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006, Україна https://orcid.org/0000-0003-2737-120X
  • Oleksii Derkach Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-5537-8022
  • Dmytro Makarenko Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-3166-6249
  • Andrii Hrynkiv Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006, Україна https://orcid.org/0000-0002-4478-1940
  • Dmytro Krutous Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0003-0614-3179
  • Evgeniy Muranov Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006, Україна https://orcid.org/0000-0001-9148-217X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214547

Ключові слова:

поліамід, високомодульні наповнювачі, абразивна стійкість, металографія, трибологічна властивість, полімерний композит, скловолокно

Анотація

Проведено порівняльні дослідження полімерних матеріалів, що працюють в спряженнях зі сталлю. В сільськогосподарському машинобудувані значне місце в конструктивних матеріалах займають полімерні композити. Даний вид матеріалів має низьку вартість, незначні технологічні витрати та володіє доступними переробними характеристиками. Виявлено, що для кожного виду спряжень деталей потрібно формувати набір матеріалів, які максимально відповідатимуть експлуатаційним умовам. Щоб більш детально описати експлуатаційні умови їх потрібно узагальнити конкретними трибологічними та навантажувальними характеристиками. Виходячи з цього, було підібрано навантажувальні режими, які відповідають рухомим спряженням посівних комплексів. Для даних спряжень, підчас проведення трибологічних досліджень, необхідно було підібрати матеріал з мінімальними технологічними відхиленнями, але з підвищеними триботехнічними характеристиками.

В результаті дослідження було визначено, що для встановлених умов полімерно-композиційний матеріал з високомодульним наповнювачем PA-6,6+30 % F має кращі трибофізичні характеристики у порівнянні з матеріалом PA-6,6. Запропонований матеріал в спряжені зі сталлю 1.1191 має коефіцієнт тертя на 38...41 %, а температура в зоні контакту на 8...12 % менші ніж в спряженні з матеріалом PA-6,6. За проведеним металографічним аналізом поверхонь тертя можна стверджувати, що полімерний композит з високомодульним наповнювачем створює сприятливі умови для їх впровадження у рухомі вузли машин.

Отримані результати дають можливість аналізувати та синтезувати композитні матеріали передусім для сільськогосподарського машинобудування, враховуючи саме трибологічні властивості. Особливо цікавими можуть бути результати для сервісних служб та підприємств, що виробляють деталі для посівних комплексів

Біографії авторів

Anatolii Kobets, Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600

Доктор наук з державного управління, кандидат технічних наук, професор, ректор

Viktor Aulin, Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006

Доктор технічних наук, професор

Кафедра експлуатації та ремонту машин

Oleksii Derkach, Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра експлуатації машинно-тракторного парку

Dmytro Makarenko, Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра експлуатації машинно-тракторного парку

Andrii Hrynkiv, Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра експлуатації та ремонту машин

Dmytro Krutous, Дніпровський державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Єфремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600

Аспірант

Кафедра експлуатації машинно-тракторного парку

Evgeniy Muranov, Центральноукраїнський національний технічний університет пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006

Молодший науковий співробітник

Кафедра експлуатації та ремонту машин

Посилання

  1. Markowska, O., Markowski, T., Sobczyk, M. (2020). Analysis of the mechanical properties of polymer composites for the production of machine parts used as substitutes for elements obtained from metals. Polimery, 65 (04), 311–314. doi: https://doi.org/10.14314/polimery.2020.4.8
  2. Singh, A. K., Siddhartha, Singh, P. K. (2017). Polymer spur gears behaviors under different loading conditions: A review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 232 (2), 210–228. doi: https://doi.org/10.1177/1350650117711595
  3. Quan, Z., Suhr, J., Yu, J., Qin, X., Cotton, C., Mirotznik, M., Chou, T.-W. (2018). Printing direction dependence of mechanical behavior of additively manufactured 3D preforms and composites. Composite Structures, 184, 917–923. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.10.055
  4. Aulin, V., Lyashuk, O., Tykhyi, A., Karpushyn, S., Denysiuk, N. (2018). Influence of Rheological Properties of a Soil Layer Adjacent to the Working Body Cutting Element on the Mechanism of Soil Cultivation. Acta Technologica Agriculturae, 21 (4), 153–159. doi: https://doi.org/10.2478/ata-2018-0028
  5. Kamiya, R., Cheeseman, B. A., Popper, P., Chou, T.-W. (2000). Some recent advances in the fabrication and design of three-dimensional textile preforms: a review. Composites Science and Technology, 60 (1), 33–47. doi: https://doi.org/10.1016/s0266-3538(99)00093-7
  6. Huang, Z.-M., Zhang, Y.-Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. (2003). A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Composites Science and Technology, 63 (15), 2223–2253. doi: https://doi.org/10.1016/s0266-3538(03)00178-7
  7. Tekinalp, H. L., Kunc, V., Velez-Garcia, G. M., Duty, C. E., Love, L. J., Naskar, A. K. et. al. (2014). Highly oriented carbon fiber–polymer composites via additive manufacturing. Composites Science and Technology, 105, 144–150. doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2014.10.009
  8. Chong, S., Yang, T. C.-K., Lee, K.-C., Chen, Y.-F., Juan, J. C., Tiong, T. J. et. al. (2020). Evaluation of the physico-mechanical properties of activated-carbon enhanced recycled polyethylene/polypropylene 3D printing filament. Sādhanā, 45 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s12046-020-1294-7
  9. Karsli, N. G., Aytac, A. (2013). Tensile and thermomechanical properties of short carbon fiber reinforced polyamide 6 composites. Composites Part B: Engineering, 51, 270–275. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.03.023
  10. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Rohovskii, I., Chernovol, M., Lyashuk, O., Zamota, T. (2019). Studying truck transmission oils using the method of thermal-oxidative stability during vehicle operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (97)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156150
  11. Aulin, V. V., Chernovol, M. I., Pankov, A. O., Zamota, T. M., Panayotov, K. K. (2017). Sowing machines and systems based on the elements of fluidics. INMATEH - Agricultural Engineering, 53 (3), 21–28. Available at: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85039172369&partnerID=40&md5=2468069fc8914b34091c229527a0cc3e
  12. Aulin, V., Lysenko, S., Lyashuk, O., Hrinkiv, A., Velykodnyi, D., Vovk, Y. et. al. (2019). Wear Resistance Increase of Samples Tribomating in Oil Composite with Geo Modifier КGМF-1. Tribology in Industry, 41 (2), 156–165. doi: https://doi.org/10.24874/ti.2019.41.02.02
  13. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Dykha, A., Zamota, T., Dzyura, V. (2019). Exploring a possibility to control the stressed­strained state of cylinder liners in diesel engines by the tribotechnology of alignment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (99)), 6–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.171619
  14. Savkiv, V., Mykhailyshyn, R., Fendo, O., Mykhailyshyn, M. (2017). Orientation Modeling of Bernoulli Gripper Device with Off-Centered Masses of the Manipulating Object. Procedia Engineering, 187, 264–271. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.374
  15. Savkiv, V., Mykhailyshyn, R., Duchon, F., Fendo, O. (2017). Justification of design and parameters of Bernoulli–vacuum gripping device. International Journal of Advanced Robotic Systems, 14 (6), 172988141774174. doi: https://doi.org/10.1177/1729881417741740
  16. Trizuljak, A., Duchoň, F., Rodina, J., Babinec, A., Dekan, M., Mykhailyshyn, R. (2019). Control of a small quadrotor for swarm operation. Journal of Electrical Engineering, 70 (1), 3–15. doi: https://doi.org/10.2478/jee-2019-0001
  17. Aulin, V., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Pankov, A., Tykhyi, A. (2019). Analysis of tribological efficiency of movable junctions “polymeric­composite materials ‒ steel.” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (100)), 6–15. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176845
  18. Kass, M. D., Janke, C., Theiss, T., Baustian, J., Wolf, L., Koch, W. (2015). Compatibility Assessment of Plastic Infrastructure Materials with Test Fuels Representing E10 and iBu16. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 8 (1), 95–110. doi: https://doi.org/10.4271/2015-01-0894
  19. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lyashuk, O., Vovk, Y., Lysenko, S., Holub, D. et. al. (2020). Increasing the Functioning Efficiency of the Working Warehouse of the “UVK Ukraine” Company Transport and Logistics Center. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 22 (2), 3–14. doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2020.2.3-14
  20. Pinto, C., Andrade e Silva, L. G. (2007). Study of ionizing radiation on the properties of polyamide 6 with fiberglass reinforcement. Radiation Physics and Chemistry, 76 (11-12), 1708–1710. doi: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2007.05.004
  21. Aulin, V. V., Pankov, A. O., Zamota, T. M., Lyashuk, O. L., Hrynkiv, A. V., Tykhyi, A. A., Kuzyk, A. V. (2019). Development of Mechatronic Module for the Seeding Control System. INMATEH Agricultural Engineering, 59 (3), 181–188. doi: https://doi.org/10.35633/inmateh-59-20
  22. Braun, D., Disselhoff, R., Guckel, C., Illing, G. (2001). Rohstoffliches Recycling von glasfaserverstärktem Polyamid-6. Chemie Ingenieur Technik, 73 (3), 183–190. doi: https://doi.org/10.1002/1522-2640(200103)73:3<183::aid-cite183>3.0.co;2-j
  23. Bernasconi, A., Davoli, P., Rossin, D., Armanni, C. (2007). Effect of reprocessing on the fatigue strength of a fibreglass reinforced polyamide. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 38 (3), 710–718. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2006.09.012
  24. Fu, S.-Y., Mai, Y.-W., Ching, E. C.-Y., Li, R. K. Y. (2002). Correction of the measurement of fiber length of short fiber reinforced thermoplastics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 33 (11), 1549–1555. doi: https://doi.org/10.1016/s1359-835x(02)00114-8
  25. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Zamota, T., Pankov, A., Tykhyi, A. (2019). Determining the rational composition of tribologically active additive to oil to improve characteristics of tribosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (102)), 52–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184496
  26. Aulin, V., Lyashuk, O., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Zamota, T., Vovk, Y. et. al. (2019). Determination of the Rational Composition of the Additive to Oil with the Use of the Katerynivka Friction Geo Modifier. Tribology in Industry, 41 (4), 548–562. doi: https://doi.org/10.24874/ti.2019.41.04.08
  27. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Lyashuk, O., Zamota, T., Holub, D. (2019). Studying the tribological properties of mated materials C61900 - A48-25BC1.25BNo. 25 in composite oils containing geomodifiers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (101)), 38–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179900
  28. Thomason, J. L. (2001). Micromechanical parameters from macromechanical measurements on glass reinforced polyamide 6,6. Composites Science and Technology, 61 (14), 2007–2016. doi: https://doi.org/10.1016/s0266-3538(01)00062-8
  29. Gnatowski, A., Kijo-Kleczkowska, A., Gołębski, R., Mirek, K. (2019). Analysis of polymeric materials properties changes after addition of reinforcing fibers. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 30 (6), 2833–2843. doi: https://doi.org/10.1108/hff-02-2019-0107
  30. Ren, L., Chen, J., Lu, Q., Han, J., Wu, H. (2021). Anti-biofouling nanofiltration membrane constructed by in-situ photo-grafting bactericidal and hydrophilic polymers. Journal of Membrane Science, 617, 118658. doi: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118658
  31. Gnatowski, A., Koszkul, J. (2005). Investigations of the influence of compatibilizer and filler type on the properties of chosen polymer blends. Journal of Materials Processing Technology, 162-163, 52–58. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.02.240
  32. Esmaeillou, B., Fitoussi, J., Lucas, A., Tcharkhtchi, A. (2011). Multi-scale experimental analysis of the tension-tension fatigue behavior of a short glass fiber reinforced polyamide composite. Procedia Engineering, 10, 2117–2122. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.04.350
  33. Vassilopoulos, A. P., Manshadi, B. D., Keller, T. (2010). Piecewise non-linear constant life diagram formulation for FRP composite materials. International Journal of Fatigue, 32 (10), 1731–1738. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2010.03.013
  34. Hrynkiv, A., Rogovskii, I., Aulin, V., Lysenko, S., Titova, L., Zagurskiy, O., Kolosok, I. (2020). Development of a system for determining the informativeness of the diagnosing parameters for a cylinder­piston group in the diesel engine during operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (105)), 19–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206073
  35. Vassilopoulos, A. P., Manshadi, B. D., Keller, T. (2010). Piecewise non-linear constant life diagram formulation for FRP composite materials. International Journal of Fatigue, 32 (10), 1731–1738. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2010.03.013
  36. Vassilopoulos, A., Georgopoulos, E., Dionysopoulos, V. (2007). Artificial neural networks in spectrum fatigue life prediction of composite materials. International Journal of Fatigue, 29 (1), 20–29. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2006.03.004
  37. Faridirad, F., Ahmadi, S., Barmar, M. (2016). Polyamide/Carbon Nanoparticles Nanocomposites: A Review. Polymer Engineering & Science, 57 (5), 475–494. doi: https://doi.org/10.1002/pen.24444
  38. Okumura, T., Sonobe, K., Ohashi, A., Watanabe, H., Watanabe, K., Oyamada, H. et. al. (2020). Synthesis of polyamide-hydroxyapatite nanocomposites. Polymer Engineering & Science, 60 (7), 1699–1711. doi: https://doi.org/10.1002/pen.25414
  39. Marset, D., Dolza, C., Boronat, T., Montanes, N., Balart, R., Sanchez-Nacher, L., Quiles-Carrillo, L. (2020). Injection-Molded Parts of Partially Biobased Polyamide 610 and Biobased Halloysite Nanotubes. Polymers, 12 (7), 1503. doi: https://doi.org/10.3390/polym12071503
  40. Kamerling, S., Schlarb, A. K. (2020). Magnesium hydroxide – A new lever for increasing the performance and reliability of PA66/steel tribosystems. Tribology International, 147, 106271. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106271

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Kobets, A., Aulin, V., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Krutous, D., & Muranov, E. (2020). Розробка спряжень деталей при використанням полімерних матеріалів з підвищеними триботехнічними характеристиками. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(12 (107), 49–57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214547

Номер

Том 5 № 12 (107) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Anatolii Kobets, Viktor Aulin, Oleksii Derkach, Dmytro Makarenko, Andrii Hrynkiv, Dmytro Krutous, Evgeniy Muranov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.